广州大学试题A(钢结构0708学年试卷)答案

2007-2008 学年 钢结构试卷A 答案
一、单项选择题（10分=2×5）
1.在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。

A. 脆性破坏
B.塑性破坏
C. 强度破坏
D. 失稳破坏
2.钢材的设计强度是根据_ C_ _确定的。

A. 比例极限
B.弹性极限
C. 屈服点
D. 极限强度
3.轴心压杆整体稳定公式f A
N ≤φ的意义为 D 。

A.截面平均应力不超过材料的强度设计值；
B.截面最大应力不超过材料的强度设计值；
C.截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值；
D.构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值。

4.下列因素中， B 对梁在弹性阶段的整体稳定承载力影响不大。

A ．梁的侧向抗弯刚度；
B ．梁所用材料的屈服点；
C ．荷载种类；
D ．荷载作用位置。

5.高强度螺栓抗剪连接的力与位移关系曲线如下图，摩擦型高强度螺栓的抗剪极限承载力是根据 A 确定的。

A. 0-1段
B. 0-2段
C. 0-3段
D. 0-4段
δ
二、填空题（10分）
1．钢结构的设计方法大体经历了三个阶段： 容许应力设计方法 、 半概率设计方法 和 概率设计方法 ，目前《钢规》主要采用 概率设计方法 。

2．为满足使用及安全的要求，当构件板件的局部稳定满足要求时，对轴心受压构件还应行强度、受压整体稳定和刚度（即长细比）验算。

3．钢梁丧失整体稳定性属于侧向弯扭屈曲。

4.实腹式偏压构件的整体稳定，包括弯矩作用平面内的稳定和弯矩作用平面外的稳定。

三、判断题（10分=2×5）
1.钢材牌号Q235，Q345，Q390是根据材料标准强度命名的。

（错误）
2.防止钢梁腹板发生局部失稳常采取加劲措施，这是为了改变构件的应力分布状态。

（错误）
3.轴心受拉构件达到强度极限状态时，其净截面平均应力达到钢材抗拉强度f。

（正确）
4.轴心受压构件的整体稳定系数ϕ与构件截面类别、钢号、长细比等因素有关。

（正确）
5.钢结构实腹式压弯构件的设计计算内容一般为：强度、弯矩作用平面内及平面外的整体稳定性、局部稳定、变形。

（错误）
四、简答题（20分=2×10）
1．简述钢结构的特点及其应用情况。

答：钢结构的特点：（1）轻质高强；（2）塑性、韧性好；（3）材质均匀；（4）制作简便，施工工期短；（5）密闭性好；（6）耐腐蚀性差；（7）耐热不耐火；（8）在低温或使用不当时，可能发生脆性断裂。

钢结构的应用：（1）工业厂房；（2）大跨结构；（3）高耸结构；（4）多层和高层建筑；（5）承受振动荷载影响及地震作用的结构；（6）板壳结构；（7）特种结构；（8）可拆卸或移动的结构；（9）轻型钢结构；（10）组合结构。

2．简单叙述影响钢材疲劳强度的因素和常幅疲劳计算方法。

答：影响钢材疲劳强度的因素有：（1）应力幅；（2）应力循环次数；（3）缺陷，包括应力集中、残余应力、材料内部缺陷。

常幅疲劳的计算方法采用容许应力幅法，计算公式为：
[]σ
σ∆
∆
≤
[][]采用
页，表类，按分为）
页，附表类别（参数，根据构件和连接—，应力循环次数
—＝，（常幅疲劳的容许应力幅—力取负值）
（拉应力取正值，压应力
中的最小拉应力或压应计算部位每次应力循环—值）
中的最大拉应力（取正计算部位每次应力循环—＝，力＝对焊接部位为应力幅，—2.21881.6323)/7.0幅对非焊接部位为折算应/12min max min
max min
max βσσσσσσσσσσσβC n n C mm N ⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆∆-∆-∆∆ 五．（10分）确定双角钢与节点板三面围焊连接的肢背和肢尖的焊缝长度。

钢材为Q235-B ，焊条为E43型，手工焊，作用着轴心力kN 1000=N （设计值），焊角尺寸mm 10=f h ，角焊缝强度设计值2N/mm 160=w f f ，焊缝内力分配系数67.01=α，33.02=α，正面角焊缝的强度增大系数22.1=f β。

解：
（1）角钢端角焊缝（正面角焊缝）分担的力
kN 6.34116022.1125107.02233=⨯⨯⨯⨯⨯==w f f w e f l h N β （2）肢背角焊缝分担的力
kN 2.4992
6.34110006
7.02311=-⨯=-=N N N α （3）肢尖角焊缝分担的力 kN 2.15926.341100033.02322=-⨯=-
=N N N α （4）肢背与肢尖的角焊缝长度分别为
mm 23310160107.02102.49910231
1=+⨯⨯⨯⨯=+=w
f e w f h N l mm 8110160
107.02102.15910232
2=+⨯⨯⨯⨯=+=w f e w f h N l
六.（15分）计算螺栓连接是否满足要求。

如图所示连接节点，斜杆承受轴向拉力设计值kN 250=N 。

钢材为Q235B ，焊条为E43焊条。

连接螺栓为C 级普通螺栓、4.6级、M22，mm 6545.19=e d 。

偏心距mm 600=e ，节点端板与柱翼缘板采用10个螺栓连接。

解：
作用到螺栓群上的力N 可分解为拉力和剪力： 拉力：kN 2002505
454=⨯==
N N x 剪力：kN 1502505
353=⨯===N N V y 剪力V 由支托承担，水平方向的拉力由螺栓群承担。

将偏心拉力向螺栓群简化，得到轴心拉力和弯矩分别为 m kN 12000602000⋅=⨯==e N M x
判断大小偏心。

()
2222mm 98000414070=⨯+=∑i y 0kN 86.298000140120001020021min ＞=⨯-=-=∑
i x y My n N N 为小偏心受拉。

螺栓最大受力：
kN 14.3798000140120001020021min =⨯+=+=∑
i x y My n N N 一个M22螺栓的抗拉承载力
kN 14.37kN 58.5146545.191704m ax 2
2
==⨯⨯==N d f N e b t b t ＞ππ
螺栓连接满足要求。

七．（25分）验算梁的整体稳定。

如图所示简支梁，其截面为对称工字形组合截面，钢材为Q235。

梁的两端及中点均有侧向支承，跨中受有集中荷载kN 660=F （设计值）。

（1）截面特性
2mm 23240216320101300=⨯⨯+⨯=A
492
3mm 102644.6821300
163202130010121
⨯=⎪⎭⎫
⎝⎛+⨯⨯⨯+⨯⨯=x I 369
1
1mm 10406.9162/1300102644.6⨯=+⨯
==y I W x x
473mm 107381.832016121
2⨯=⨯⨯⨯=y I
mm 6123240107381.87
=⨯==A I i y y 跨中截面弯矩设计值：m kN 198********
41
⋅=⨯⨯==PL M x
支座截面剪力设计值：kN 330=V
（2）整体稳定验算
y
f b l 235
1675.183********
>==（表6.2）
85.97616000
1===y
y i l λ
6
.06897.2235235
13324.41685.97110406.985.971332
23240432075.1235
4.4143202
622
112>=⨯⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+=y y x y b b f h t W Ah λλβϕ
2
2
66''N/mm 215N/mm 21810402.9965.010*******
.06897.2282
.0
07.1282.0
07.1==⨯⨯⨯==-=-=f W M x b x
b b ＞ϕϕϕ
梁整体稳定不满足要求。

需要增加翼缘宽度或梁中部采用两道侧向支承。

考虑梁的自重时，跨中截面弯矩设计值：
()
m kN 8.2012126604
112785010324.2814181222⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=+=-PL ql M x 支座截面剪力设计值：kN 3412
2=+=P ql V 整体稳定验算 2266'N/mm 215N/mm 22210406.9965.0108.2012=>=⨯⨯⨯=f W M x b x
ϕ 梁整体稳定不满足要求，需要增加翼缘宽度或梁中部采用两道侧向支撑。